微小管結合タンパク質の機能損失が個体間コミュニケーションに与える影響
| Project/Area Number |
23K24207
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| Project/Area Number (Other) |
22H02946 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 51020:Cognitive and brain science-related
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| Research Institution | Nihon University (2023-2024)
Doshisha University (2022) |
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Principal Investigator |
宮坂 知宏 日本大学, 薬学部, 教授 (90342857)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 耕太 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (40512736)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | タウ / MAP2 / 微小管結合タンパク質 / 育児 / オキシトシン / 育児行動 / 聴覚障害 / tau / MAPs / 微小管 |
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| Outline of Research at the Start |
神経細胞内には微小管とよばれる細胞骨格があり、その維持や調節は神経の機能にとって重要である。TauおよびMAP2は微小管に結合し安定化させるタンパク質であり、その構造は進化の過程で高く保存されてきた。昔からよく知られているタンパク質であるが、これらが個体の機能に対してどのようなはたらきがあるのか、不明であった。マウスを用いた解析から、tauやMAP2または両方の遺伝子の欠損により聴覚や育児といった個体間のコミュニケーションに関わる機能に障がいが起こることが分かった。さらにその詳細な分子機構の解明を進めている。難聴や育児放棄などの一部はtauやMAP2の機能異常が原因である可能性がある。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Tau/MAP2 型微小管結合タンパク質 (MAPs) は、共通の遺伝子から派生したパラログである。それぞれの微小管結合ドメインの構造は、種間において高く保存されていることから、生命機能に対する重要性が想定される。しかし、微小管重合促進および安定化といった共通の分子機能が認められているものの、生理的意義については不明であった。タウについては病理学的、遺伝学的にも認知症と強い関連が認められるものの、他の MAPs については疾患との関わりを示唆する報告も無い。本研究では、タウ型MAPs の生理機能とその機能損失の影響を明らかとする目的で、tau-KO, MAP2-KO およびそれらを掛け合わせた double-KO マウスの解析を行った。
これまでに、タウ型MAPs の生理機能とその機能損失の影響を明らかとする目的で、tau-KO, MAP2-KO およびそれらを掛け合わせた double-KO マウスを作出し解析を行った。その結果、MAP2-KO では聴覚障害を、double-KO では育児行動障害を認めた。本研究では、それぞれの病態メカニズムの解明を目指し、MAP2-KO については SEMを用いた蝸牛外有毛細胞の形態評価およびマウス聴覚特性行動評価系の確立を行った。また、Double-KO マウスにおける育児行動障害メカニズムについて、網羅的発現解析とともにオキシトシン神経細胞軸索の形態学的解析をおこなった。また、出産後育児行動時の血中オキシトシン濃度について血液生化学的定量を試みた。さらにオキシトシン神経細胞賦活による行動改善を目指した実験系の開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
【聴覚伝導路におけるMAP2の局在箇所の同定】はじめに、MAP2-KO マウスにおける聴覚障害の責任病巣の特定を試みた。野生型マウスとMAP2-KOより4% PFA固定蝸牛ホールマウント標本を作製し、MAP2 の局在について免疫組織学的手法により解析した。その結果、外有毛細胞での MAP2 の発現を確認した。さらに走査型電子顕微鏡による観察から、MAP2-KO マウスでは、外有毛細胞の一部に形態形成異常があることを同定した。これまでの生理学的解析からも、外有毛細胞がMAP2-KO 聴覚障害の責任病巣であるとの結論を得た。
【MAP2欠損がマウスの行動に与える影響】MAP2 欠損による聴覚障害の覚醒下におけるマウス行動に与える影響について検証する目的で、聴覚刺激応答オペラント行動解析法の確立を行った。野生型マウスにおける音圧-反応時間曲線を求め、MAP2-KO では感音性難聴の兆候とも言える音圧低下時の有意な反応時間の延長が認められた。
【tau / MAP2 が育児行動を支えるメカニズム】Double-KO 特異的なオキシトシン産生障害機構として、室傍核オキシトシン産生細胞における分泌機能障害が想定されている。今年度は、tau 欠損によるオキシトシン陽性軸索における微小管の構造障害についての解析を目的とし、オキシトシン陽性軸索中の微小管に関する形態学的解析法を構築した。さらにオキシトシン細胞特異的なラベル法についての構築を進める。また、さらに DREADD による人為的なオキシトシン分泌神経細胞の興奮とそれによる DKO マウス育児行動障害の改善を解析する目的で、 デザイナー受容体 (hM3D) 発現用アデノ随伴ウイルスの作成のためのプラスミドを調製した。また、アデノ随伴ウイルスについての作成および脳幹への感染と発現を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【聴覚伝導路におけるMAP2の病理解析】次年度はこれまでに確立したマウス有毛細胞の定量的組織解析法および電子顕微鏡により MAP2-KO マウスの有毛細胞の異常形態について定量的な解析を行う。さらに有毛細胞内における MAP2 その他関連タンパク質の局在についてホールマウント免疫染色法と超解像顕微鏡による解析を行う。
【MAP2欠損がマウスの行動に与える影響】これまでに野生型マウスをもちいた聴覚刺激応答オペラント行動解析法についての確立に成功している。また、小数の MAP2-KO マウスをもちいて、この応答が低下している可能性を捉えている。次年度はさらに例数を追加し、MAP2 欠損による聴覚障害が覚醒下におけるマウス行動に与える影響について解析する。
【tau / MAP2 が育児行動を支えるメカニズム】移籍にともない、移籍先の大学へのマウスの移管と繁殖が急務であるが、充分な飼育体制が整うには半年以上かかると想定される。次年度は、おもに野生型マウスをもちいた解析法の確立に集中し、次年度以後遺伝子改変マウスを用いて速やかに解析が進められるような準備を整えておく必要がある。これまでに検討したオキシトシン神経細胞軸索中の微小管解析法について最適化させ、解析個体の産生に合わせて double-KO マウスでの観察を行う。また、比較対象としてバソプレッシンの分泌異常についてもオキシトシンと同様の方法により解析する。さらに DREADD による人為的なオキシトシン分泌神経細胞の興奮とそれによる DKO マウス育児行動障害の改善を解析する目的で、デザイナー受容体 (hM3D) 発現用アデノウイルスの作成を行う。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Microtubule assembly by tau impairs endocytosis and neurotransmission via dynamin sequestration in Alzheimer's disease synapse model2022
Author(s)
Hori, T., Eguchi, K., Wang, H.Y., Miyasaka, T., Guillaud, L., Taoufiq, Z., Mahapatra, S., Yamada, H., Takei, K., Takahashi, T.
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Journal Title
Elife
Volume: 11
Pages: 1-20
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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